Los investigadores han desarrollado un exclusivo sistema de oftalmoscopio óptico de barrido / OCT sincronizado de alta velocidad (SLO) que captura la función de los conos y bastones de la retina. Las imágenes OCT se registran conjuntamente con imágenes SLO para señalar la ubicación y el tipo de fotorreceptores capturados en la serie de imágenes OCT 3D. Se muestra la configuración óptica. Crédito:Mehdi Azimipour, Centro oftalmológico de UC Davis.
Los investigadores han desarrollado un nuevo instrumento que tiene, por primera vez, midió pequeñas deformaciones evocadas por la luz en bastones y conos individuales en un ojo humano vivo. El nuevo enfoque podría algún día mejorar la detección de enfermedades de la retina como la degeneración macular relacionada con la edad, una de las principales causas de ceguera en personas mayores de 55 años en todo el mundo.
"Nuestro instrumento ofrece una forma única de estudiar las enfermedades de la retina a nivel celular, ", dijo el líder del equipo de investigación Ravi Jonnal del Centro de Ojos de la Universidad de California Davis (UC Davis)." Debido a que los métodos existentes para medir la disfunción son mucho menos sensibles, ofrece una nueva forma potencial de detectar enfermedades ".
En la revista The Optical Society (OSA) Letras de óptica , Jonnal y sus colegas describen su nuevo instrumento, que se basa en la tomografía de coherencia óptica (OCT). Usando el nuevo enfoque, pudieron medir cómo los bastones y conos individuales responden a la luz, y podría detectar deformaciones que eran significativamente más pequeñas que la longitud de onda de la fuente de luz de imagen.
El trabajo es parte de un campo de investigación internacional emergente que tiene como objetivo desarrollar métodos para capturar completamente la función del circuito neural de la retina de las personas vivas.
Combinando métodos de imagen
La visión comienza cuando los fotorreceptores de bastón y cono en la retina del ojo detectan la luz e inician señales a través de un proceso llamado fototransducción. Las enfermedades de la retina, como la degeneración macular relacionada con la edad y la retinitis pigmentosa, causan pérdida de la visión al interferir con la función de los conos y bastones.
Las imágenes de OCT y del oftalmoscopio de luz de barrido (SLO) adquiridas simultáneamente. Las varillas no se resuelven tan bien en la proyección OCT (A) pero se pueden identificar en la imagen SLO (B). La barra de escala es de 10 micrómetros. Crédito:Mehdi Azimipour, Centro oftalmológico de UC Davis.
Debido a que se cree que los bastones son más sensibles a los impactos de estas enfermedades, los cambios en su función podrían proporcionar un indicador temprano de la enfermedad o su progresión. Sin embargo, el pequeño tamaño de las varillas dificulta la imagen de ellas, mucho menos medir qué tan bien están funcionando.
En el nuevo trabajo Los investigadores desarrollaron un sistema OCT de alta velocidad único capaz de detectar una ligera hinchazón en los segmentos externos de los fotorreceptores que se produce como efecto secundario de la fototransducción. El sistema logra esto capturando imágenes OCT especializadas simultáneamente con imágenes de oftalmoscopio de luz de escaneo, lo que le permite identificar la ubicación y el tipo de fotorreceptores capturados en una serie de cientos de imágenes OCT en 3-D.
"Aunque las imágenes de la hinchazón de bastones y conos pueden revelar la dinámica de su respuesta a la luz, hasta hace poco, no se sabía si estos cambios podrían medirse in vivo en el ojo humano, "dijo Mehdi Azimipour, primer autor del artículo. "Esto se debe a que el tamaño de los fotorreceptores y la escala de las deformaciones provocadas por la luz estaban muy por debajo de las resoluciones proporcionadas por los sistemas de imágenes de la retina".
Imágenes dinámicas de alta velocidad
Recientemente, Se ha utilizado OCT de campo completo para visualizar la deformación evocada por la luz de conos periféricos más grandes. El sistema OCT desarrollado por los investigadores de UC Davis ofrece una mejor confocalidad, que mejora la calidad de la imagen al rechazar la luz más dispersa y suprimir el ruido asociado. Debido a que la deformación de los fotorreceptores provocada por la luz puede ser muy rápida, El nuevo sistema incorpora un láser de bloqueo de modo de dominio de Fourier de alta velocidad que permite obtener imágenes rápidas y puede escanear 16 veces más rápido que los láseres disponibles comercialmente utilizados para OCT de fuente de barrido.
(A) y (B) muestran las imágenes OCT para dos intensidades de luz de estímulo diferentes. (C) y (D) muestran gráficos de las señales funcionales correspondientes de conos y bastones seleccionados en el campo a los estímulos visibles. No se ve ningún alargamiento del cono en respuesta al destello del atenuador en (C), mientras que es visible una clara respuesta de varilla. En respuesta al destello más brillante en (D), ambos bastones y conos se alargan, teniendo el alargamiento de las varillas una amplitud varias veces mayor. Crédito:Mehdi Azimipour, Centro oftalmológico de UC Davis.
Para capturar imágenes con la resolución más alta posible, los investigadores incorporaron tecnología de óptica adaptativa que mide las aberraciones del ojo y las corrige en tiempo real. Incluso con óptica adaptativa, los fotorreceptores de varilla son demasiado pequeños para obtener imágenes debido a la fuente de luz de longitud de onda de 1 micrón del sistema. Para superar este problema, los investigadores agregaron un canal de imágenes de oftalmoscopio de luz de escaneo que usa una longitud de onda menor a 1 micrón para aumentar la resolución de la imagen. Esto permitió la diferenciación de bastones y conos en imágenes OCT registradas conjuntamente.
Los investigadores utilizaron su nuevo instrumento para medir las deformaciones de bastones y conos en respuesta a la luz de intensidad variable en los ojos humanos vivos. Las respuestas de las células aumentaron a medida que aumentaba la intensidad de la luz hasta que se produjo la saturación, coherente con la fototransducción.
Debido a que el nuevo instrumento produce grandes cantidades de datos (3,2 GB / s) incluso en un campo de visión pequeño, Es necesario desarrollar software para permitir el escaneo de áreas más grandes de la retina y el procesamiento automático de datos. Esto haría que el sistema fuera más práctico para uso clínico.
Los investigadores ahora planean usar el instrumento para medir las respuestas a la luz de los fotorreceptores de pacientes con enfermedades de la retina para ver si se pueden obtener nuevos conocimientos. "Esperamos participar en el uso del sistema para probar nuevas terapias para cegar enfermedades, para acelerar el proceso de llevar esas terapias a la clínica, "dijo Azimipour.
